用栈实现队列

来自Leetcode第232题用栈实现队列

使用栈实现队列的下列操作：

• push(x) — 将一个元素放入队列的尾部。
• pop() — 从队列首部移除元素。
• peek() — 返回队列首部的元素。
• empty() — 返回队列是否为空。 示例:

MyQueue queue = new MyQueue();

queue.push(1);
queue.push(2);  
queue.peek();  // 返回 1
queue.pop();   // 返回 1
queue.empty(); // 返回 false

说明:

• 你只能使用标准的栈操作 — 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的。
• 你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个栈，只要是标准的栈操作即可。
• 假设所有操作都是有效的 （例如，一个空的队列不会调用 pop 或者 peek 操作）。

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铁憨憨

一开始想用1个栈实现队列，但是发现1个栈倒腾之后栈里元素的顺序会错乱，因而还是老老实实用了2个栈，一个用来压入元素，一个用来实现出队列。

class MyQueue {

    Stack<Integer> instack = new Stack<>();
    Stack<Integer> outstack = new Stack<>();
    /** Initialize your data structure here. */
    public MyQueue() {

    }

    /** Push element x to the back of queue. */
    public void push(int x) {
        while (!outstack.empty())
            instack.push(outstack.pop());
        instack.push(x);
        while (!instack.empty())
            outstack.push(instack.pop());
    }

    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    public int pop() {
        return outstack.pop();
    }

    /** Get the front element. */
    public int peek() {
        return outstack.peek();
    }

    /** Returns whether the queue is empty. */
    public boolean empty() {
        return outstack.empty();
    }
}

执行用时为 0 ms 的范例

仔细看了看，这个范例8行，还得看题解的

class MyQueue {
    Stack<Integer> s1, s2;
    int size = 0;
    int top = 0;
    /** Initialize your data structure here. */
    public MyQueue() {
        s1 = new Stack<>();
        s2 = new Stack<>();
    }
    
    /** Push element x to the back of queue. */
    public void push(int x) {
        s1.push(x);
        if (size == 0) top = x;
        size ++;
    }
    
    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    public int pop() {
        for (int i = 0; i < size - 1; i ++) {
            if (i == size - 2) {
                top = s1.pop();
                s2.push(top);
            } else s2.push(s1.pop());
        }
        int element = s1.pop();
        size --;
        for (int i = 0; i < size; i ++) s1.push(s2.pop());
        return element;
    }
    
    /** Get the front element. */
    public int peek() {
        return top;
    }
    
    /** Returns whether the queue is empty. */
    public boolean empty() {
        return size == 0;
    }
}

使用两个栈 入队 - O(1)，出队 - 摊还复杂度 O(1)

来自官方题解

新元素总是压入 s1 的栈顶，同时我们会把 s1 中压入的第一个元素赋值给作为队首元素的 front 变量。

private Stack<Integer> s1 = new Stack<>();
private Stack<Integer> s2 = new Stack<>();

// Push element x to the back of queue.
public void push(int x) {
    if (s1.empty())
        front = x;
    s1.push(x);
}

根据栈 LIFO 的特性，s1 中第一个压入的元素在栈底。为了弹出 s1 的栈底元素，我们得把 s1 中所有的元素全部弹出，再把它们压入到另一个栈 s2 中，这个操作会让元素的入栈顺序反转过来。通过这样的方式，s1 中栈底元素就变成了 s2 的栈顶元素，这样就可以直接从 s2 将它弹出了。一旦 s2 变空了，我们只需把 s1 中的元素再一次转移到 s2 就可以了。

// Removes the element from in front of queue.
public void pop() {
    if (s2.isEmpty()) {
        while (!s1.isEmpty())
            s2.push(s1.pop());
    }
    s2.pop();    
}

s1 和 s2 都存有队列的元素，所以只需要检查 s1 和 s2 是否都为空就可以了。

// Return whether the queue is empty.
public boolean empty() {
    return s1.isEmpty() && s2.isEmpty();
}

我们定义了 front 变量来保存队首元素，每次 入队 操作我们都会随之更新这个变量。当 s2 为空，front 变量就是对首元素，当 s2 非空，s2 的栈顶元素就是队首元素。

// Get the front element.
public int peek() {
    if (!s2.isEmpty()) {
        return s2.peek();
    }
    return front;
}